高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第3节 核力与核能优质课课件ppt

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第3节 核力与核能优质课课件ppt，共25页。PPT课件主要包含了学习目标，对原子核结构的认识，核力与核的稳定性，四种基本相互作用，氘核的比结合能为，平均结合能，结合能，核子数，3平均结合能曲线，本课小结等内容，欢迎下载使用。

1.认识核素图，知道核力的概念及特点．　2.知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小．　3.知道四种基本相互作用．　4.结合能及平均结合能的概念，知道核反应中的质量亏损．　5.掌握爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系，能应用质能方程进行计算．
原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？
卢瑟福，发现质子，并提出质子-电子假说
卢瑟福，提出猜想，预言原子核内可能存在一种质量与质子相近的中性粒子。
查德威克，卢瑟福学生，发现了中子，证实了卢瑟福预言的正确性。
海森伯，提出原子核由质子和中子组成的假说
1．核力把原子核中的核子维系在一起的力．
2．核力特点(1)核力是短程力，作用范围在2 fm (1 fm＝10－15 m)左右，它不能延伸到3 fm以外．(2)当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力．(3)核力是一种强相互作用，若两质子之间的距离为1 fm，库仑力是200 N左右，核力必须非常强才能抵消所有质子库仑力的作用．
3．核素具有一定数目质子和一定数目中子的原子核．4．核素图用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图像．
5．核的稳定性(1)核素的稳定区：几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线的两侧区域．(2)稳定核素的中子数与质子数的关系：随着Z的增加，稳定核素的中子数越来越大于质子数．
6．原子核中核子比例关系自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等；对于较重的原子核，中子数大于质子数．越重的原子核，两者相差越多．
7．原子核稳定性的原因(1)原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了．这时，不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性．(2)核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．所以，原子核的大小也受到限制．
三、结合能与平均结合能
由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或者原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化。
当光子能量等于或大于2.19MeV时，这个反应才会发生
一个质子和一个中子结合成氘核，要放出2.19MeV的能量
结合能：核子结合成原子核所释放的能量．
2. 质量亏损(1)质量亏损：任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值称为质量亏损．所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。(2)结合能的计算：质量亏损说明核子组成原子核放出能量，其大小为ΔE=Δmc2。Δm为核反应前和核反应后的质量亏损，质量亏损Δm的单位为kg。
例：已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质子的质量是mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量是mD=3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能.
解：一个质子和一个中子结合成氘核
单个质子和单个中子的质量和为
mp+mn=（1.6726+1.6749）×10-27kg=3.3475×10-27kg
这个数值与氘核质量之差
（mp+mn）-mD=（3.3475-3.3436）×10-27kg=0.0039×10-27kg
与这个质量差相对应的能量为
ΔE=Δmc2=0.0039×10-27×(3.00×108)2J=3.51×10-13J
核物理中，能量单位常使用电子伏特：1eV=1.60×10-19J，所以结合能是
猜想：结合能越大原子核是不是越难被拆散？ 即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？
（2）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能越大，核越稳定。
(1)定义：原子核的结合能与其质量数之比．
规律：不同原子核的平均结合能是不一样的。中等大小的核的平均结合能最大，这些核最稳定。
（4）平均结合能与原子核稳定的关系①平均结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，平均结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定．②核子数较小的轻核与核子数较大的重核，平均结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，平均结合能较大，表示原子核较稳定．③当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就可能释放核能．例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能．
二 原子核中质子与中子的比例
三 结合能与平均结合能
1. 质量亏损：质能方程
2. 平均结合能越大，原子核越稳定
1. 氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（　　）A.核力、万有引力、库仑力B.万有引力、库仑力、核力C.库仑力、核力、万有引力D.核力、库仑力、万有引力
【解析】　核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于质子间的库仑力；质子质量非常小，它们之间的万有引力小于库仑力。
2. 对结合能、平均结合能的认识，下列说法正确的是（　　）A.将原子核拆解成自由核子时释放能量B.自由核子结合为原子核时吸收能量C.结合能越大的原子核越稳定D.平均结合能越大的原子核越稳定
【提示】　原子核是核子结合在一起构成的，要分开它们需要的能量叫结合能。结合能与核子数之比叫平均结合能。【解析】　A、B错：自由核子结合成原子核的过程中，释放出能量；反之，将原子核分开变为自由核子时，需要吸收相应的能量，该能量即为结合能。C错，D对：核子较多的原子核的结合能大，但它的平均结合能不一定大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性。
3. ［多选］关于原子核的结合能，下列说法正确的是（ 　　）A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核（ ）的结合能小于铅原子核（ ）的结合能D.平均结合能越大，原子核越不稳定
解析：A对：结合能是把核子分开所需的最小能量。B对：一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质量亏损，新核的比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能。C对：核子数越多，结合能越大。D错：平均结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定。